Spike 1

SPIKE | Le système électronique Stern Pinball de première génération

Présenté officiellement par Stern Pinball en janvier 2015 au CES de Las Vegas, le système SPIKE, aujourd’hui communément désigné SPIKE 1 pour le différencier de son successeur, marque une rupture importante dans l’histoire électronique du constructeur. WWE WrestleMania, commercialisé en 2015, est le premier flipper de production Stern à utiliser cette nouvelle plateforme. Stern présente alors SPIKE comme une architecture moderne, modulaire et évolutive conçue spécifiquement pour supporter les contraintes mécaniques et électriques d’un flipper.

SPIKE abandonne l’organisation électronique beaucoup plus centralisée des générations précédentes au profit d’une architecture à traitement distribué. Le principe consiste à rapprocher l’électronique des éléments qu’elle doit commander. Une carte CPU principale communique ainsi avec différentes cartes intelligentes, les Node Boards, réparties dans le fronton, le cabinet et sous le plateau. Cette organisation permet de réduire le nombre et la longueur des faisceaux électriques tout en rendant l’architecture plus modulaire. Stern met dès son lancement en avant trois objectifs majeurs : réduire la complexité de fabrication, améliorer la fiabilité et faciliter la maintenance.

CPU Node 0 et traitement distribué

Au sommet de cette architecture se trouve le CPU Node, ou Node 0. Il contient le logiciel du jeu, exécute sa logique principale et contrôle également l’affichage et le son. Il communique avec les autres nœuds par l’intermédiaire du SPIKE Node Bus, un réseau industriel conçu pour l’environnement particulier du flipper. Contrairement à une architecture où chaque switch, lampe ou bobine doit revenir individuellement vers les cartes principales du fronton, les Node Boards assurent localement une grande partie des opérations d’entrée et de sortie.

Cette organisation modifie profondément la manière dont l’électronique est distribuée dans la machine. Le CPU conserve la supervision générale du système tandis que les fonctions directement liées aux éléments physiques peuvent être rapprochées du plateau ou du cabinet. SPIKE ne repose donc plus sur une concentration maximale de l’électronique dans le fronton, mais sur un réseau de composants spécialisés capables de travailler ensemble.

Cabinet Node, 48V Playfield Nodes et Light and Switch Nodes

Plusieurs catégories de nœuds remplissent des fonctions différentes. Le Cabinet Node, ou Node 1, prend notamment en charge les équipements liés au cabinet, à la porte monnayeur et au tilt. Les 48V Playfield Nodes commandent les éléments de puissance du plateau, notamment les bobines et certains flashers, tout en pouvant gérer plusieurs entrées et sorties supplémentaires. Les Light and Switch Nodes sont principalement destinés aux switches et aux LED basse puissance. Des cartes d’extension peuvent enfin augmenter le nombre d’entrées et de sorties disponibles pour répondre aux besoins particuliers d’une machine.

Cette répartition permet à Stern d’adapter l’infrastructure électronique à la complexité de chaque jeu sans devoir reconstruire l’ensemble du système. Une machine nécessitant des ressources supplémentaires peut recevoir les nœuds ou extensions adaptés, tandis que les fonctions communes restent prises en charge par des composants standardisés. La modularité devient ainsi l’un des principes structurants de SPIKE.

Des Node Boards intelligentes

Chaque nœud possède sa propre électronique et son propre processeur embarqué. Il ne s’agit donc pas de simples cartes passives commandées à distance par le CPU. Les nœuds exécutent leur propre code et communiquent avec le système principal. Lorsqu’une mise à jour logicielle est installée sur le CPU, celui-ci peut également programmer automatiquement les Node Boards. Lors du remplacement d’un nœud, le système est capable de le détecter et de mettre à jour son logiciel sans nécessiter de programmation manuelle supplémentaire.

Les différents nœuds disposent également d’adresses permettant au système de les identifier. L’adresse 0 est réservée au CPU et l’adresse 1 au Cabinet Node. Les autres cartes peuvent utiliser différentes adresses, configurées notamment par des DIP switches selon le modèle de Node Board. Cette organisation permet à Stern d’utiliser certaines cartes électroniques communes sur plusieurs machines tout en leur attribuant des fonctions différentes selon leur position et la configuration du jeu.

Le SPIKE Node Bus

La communication entre les cartes utilise des connecteurs RJ45 et du câblage de type Category 5 UTP, ce qui peut visuellement rappeler un réseau Ethernet informatique. Il ne faut pourtant pas les confondre. Stern indique explicitement que le SPIKE Node Bus n’est pas compatible avec les équipements réseau Ethernet conventionnels et qu’une connexion à un port informatique standard peut endommager les cartes.

L’utilisation de ce câblage participe à la logique générale de simplification de l’architecture. Plutôt que de faire circuler de nombreux faisceaux individuels entre le fronton et les différentes parties de la machine, SPIKE fait communiquer ses nœuds par un bus commun. Les informations peuvent ainsi circuler entre le CPU et les cartes distribuées tandis que les connexions électriques destinées aux switches, éclairages et mécanismes restent concentrées autour des zones où elles sont réellement nécessaires.

Une architecture alimentée en 48 V

L’alimentation constitue également une caractéristique fondamentale de SPIKE. Le système repose principalement sur une alimentation à découpage de 48 V continu. Les Node Boards convertissent ensuite cette tension vers les niveaux nécessaires aux composants dont elles assurent le contrôle. Les éléments de puissance, notamment certaines bobines, disposent directement du 48 V et sont activés par leurs circuits de commande dédiés. Le manuel SPIKE de Stern indique notamment une alimentation principale de 48 V, 10,5 A et 500 W sur l’architecture documentée.

Cette conception apporte également différentes protections électroniques. Les sorties SPIKE disposent de protections contre les courts-circuits, les surintensités et les décharges électrostatiques. Lorsqu’un composant présente certains défauts, le système peut désactiver la sortie concernée plutôt que provoquer l’arrêt complet de la plateforme. Les outils de diagnostic intégrés permettent ensuite au technicien d’identifier plus facilement les éléments défaillants.

Les LED au cœur du système d’éclairage

L’éclairage profite directement de cette architecture. SPIKE est pensé autour de l’utilisation des LED, permettant à Stern de développer des effets lumineux plus complexes tout en réduisant la consommation, la production de chaleur et la maintenance associées aux anciennes lampes à incandescence. Les Node Boards peuvent contrôler individuellement différents éclairages, des groupes de LED, l’illumination générale et les flashers.

Stern présente également la rapidité de réaction du système comme un moyen d’améliorer la synchronisation entre gameplay, éclairage, son et événements mécaniques. La lumière devient ainsi plus étroitement liée à l’état du jeu et peut accompagner les actions physiques de la machine avec une réactivité supérieure.

Une nouvelle approche de la maintenance

SPIKE transforme parallèlement la maintenance des machines. La diminution du câblage traversant le plateau facilite l’accès aux différents mécanismes, tandis que la modularité permet de remplacer une carte locale plutôt que d’intervenir systématiquement sur une grande carte centrale. La répartition des fonctions entre plusieurs nœuds facilite également l’identification de la zone électronique concernée lorsqu’un problème apparaît.

Stern développe autour du système une suite de diagnostics logiciels permettant de tester individuellement les switches, bobines, lampes et flashers, ainsi que de contrôler l’état des Node Boards et du Node Bus. L’électronique distribuée n’est donc pas uniquement pensée pour la fabrication ou le fonctionnement de la machine. Elle s’accompagne d’une architecture de diagnostic conçue pour faciliter les interventions techniques.

Standardisation et interchangeabilité

La plateforme introduit également une logique de standardisation importante pour Stern. Une même référence de Node Board peut être employée dans plusieurs machines différentes. Pour le constructeur, cette approche simplifie la conception, la fabrication et la gestion des composants. Pour les exploitants et techniciens, elle permet de retrouver des architectures et des pièces communes d’une machine à l’autre.

Stern met explicitement en avant cette interchangeabilité et la possibilité de réutiliser des composants ayant déjà démontré leur fiabilité sur les productions précédentes. La plateforme peut ainsi évoluer sans nécessiter la création d’un nouvel ensemble électronique complet pour chaque titre. Cette continuité deviendra l’une des forces majeures de la philosophie SPIKE au fil des générations suivantes.

Une plateforme conçue pour faire évoluer le flipper Stern

Au-delà de l’électronique pure, SPIKE est conçu dès son origine pour permettre aux designers d’intégrer des technologies et des mécanismes plus évolués. Lors de son annonce en 2015, George Gomez, alors Executive Vice President of Product Development chez Stern, explique que la modularité de la plateforme doit permettre aux concepteurs d’adopter de nouvelles technologies tout en améliorant la fiabilité, la maintenance et l’efficacité. Stern associe également SPIKE à une amélioration du son, des effets lumineux et plus largement de l’expérience de jeu.

Cette philosophie dépasse donc la simple modernisation des cartes électroniques. SPIKE doit fournir une infrastructure suffisamment flexible pour accompagner l’évolution des machines Stern sans imposer une reconstruction complète de leur architecture à chaque nouvelle génération de mécanismes, d’éclairages ou de contenus.

WWE WrestleMania, première application commerciale

WWE WrestleMania constitue le premier laboratoire commercial de cette nouvelle génération électronique. La machine inaugure SPIKE en 2015 et permet à Stern de valider en production une architecture radicalement différente de celle de ses précédentes générations. Le système sera ensuite utilisé sur les productions suivantes avant d’évoluer vers SPIKE 2, qui conserve le principe fondamental du traitement distribué tout en augmentant considérablement les capacités multimédias et la puissance disponible.

Le passage de SPIKE à SPIKE 2 ne remet donc pas en cause la philosophie développée en 2015. Il l’étend. Le principe du CPU central associé à des nœuds intelligents distribués reste au cœur de la génération suivante, tandis que l’évolution du matériel informatique permet à Stern d’ajouter une couche audiovisuelle et logicielle beaucoup plus ambitieuse.

La fondation de l’architecture Stern moderne

SPIKE 1 occupe une place charnière dans l’histoire de Stern Pinball. Plus qu’un simple remplacement de cartes électroniques, il introduit la philosophie technique qui structure les machines modernes du constructeur : CPU central, nœuds intelligents distribués, alimentation 48 V, communication par Node Bus, composants standardisés, diagnostic logiciel et architecture modulaire et évolutive.

SPIKE 2 prolongera et développera cette architecture, mais c’est avec SPIKE 1 que Stern effectue, en 2015, l’une des transformations technologiques majeures de son histoire moderne. La plateforme ne se contente pas de remplacer la génération électronique précédente. Elle définit les principes sur lesquels Stern construira ensuite près d’une décennie d’évolution technologique.